隨著信息化時(shí)代需求的不斷提出，人們迫切需要速度更高、體積更小的信息處理系統(tǒng)，光子學(xué)器件在尺度上突破衍射極限的限制成為急待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。近年來(lái)，隨著對(duì)表面等離激元(surface plasmon polaritons，SPP)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)利用對(duì)SPP的操控可以實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)光子學(xué)器件和集成，有望帶來(lái)新一代信息技術(shù)微型化和光子集成的革命性突破。金屬表面的粗糙度對(duì)SPP的傳輸損耗和金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能有著極大的影響，實(shí)現(xiàn)表面超平滑的金屬納米結(jié)構(gòu)的制備對(duì)納米結(jié)構(gòu)中SPP的特性研究和實(shí)現(xiàn)基于SPP的納米光子學(xué)器件有著重要的意義。

    最近，北京大學(xué)俞大鵬教授和張家森教授開展團(tuán)隊(duì)開展合作研究，團(tuán)隊(duì)博士生張洋、朱新利等發(fā)展了一種制備超平滑表面的金屬納米結(jié)構(gòu)的模板剝離新方法，該方法首先將PMMA旋涂在硅、石墨等基片上，利用EBL制備出帶有所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的PMMA模板；再鍍一層厚度大于PMMA厚度的金屬層，將金屬層粘到另外一塊硅片上；從PMMA上揭下金屬層并將剩余的PMMA清洗掉，就得到所需的金屬納米結(jié)構(gòu)。利用此方法制備的銀納米結(jié)構(gòu)的表面粗糙度達(dá)到0.55～0.88nm，優(yōu)于其它鍍膜方法一個(gè)量級(jí)以上。

    利用這種方法還可以方便地制備出陡直高深寬比、間距小于10納米的不同的金屬納米結(jié)構(gòu)。為了證明該方法的優(yōu)越性，他們制備了一系列金屬銀SPP納米共振腔，腔的反射鏡由凸起的金屬墻組成。他們利用配有陰極熒光系統(tǒng)的掃描電子顯微鏡研究了三角形納米腔中SPP共振模式的形成機(jī)理，并獲得了清晰的共振模式圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合理論模擬證明，利用這種方法可以獲得低的傳輸損耗和高的反射率，并可以獲得非常小的SPP納米腔模體積和總體積，可望在很多領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。該結(jié)果于8月23日發(fā)表在納米科技領(lǐng)域的頂級(jí)刊物《先進(jìn)材料》（Advanced Materials 2010, Xinli Zhu et al.）的網(wǎng)絡(luò)版上�！断冗M(jìn)材料》現(xiàn)在的影響因子IF=8.379。

    該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部973計(jì)劃以及介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主科研項(xiàng)目等的大力資助。